​Achronix定制单元块大幅提升Speedcore eFPGA性能

【导读】为了满足人工智能、机器学习、无人驾驶、ADAS等应用提出的越来越高的特殊计算需求，Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案推出Speedcore定制单元块，这是一种可以将功耗和面积降至最低、同时将数据流通量最大化的解决方案。

今天，人工智能（AI）/机器学习、5G移动通信、汽车先进驾驶员辅助系统（ADAS）、无人驾驶系统、云计算数据中心和100G/400G网络应用正在对大数据计算速度提出越来越高的独特要求，通用FPGA、GPU和硬件加速模块已经越来越难以满足这些新兴应用的需求。

随着新这一波智能数据密集型应用的兴起，基于传统的CPU架构已经无法满足这些新应用中计算需求的指数级增长，这推动了对全新的、异构的、带有可编程硬件加速器的计算架构的需求。

顺应这一市场需求，美国FPGA业界的老兵Achronix近日宣布为其eFPGA IP解决方案推出Speedcore定制单元块，这些客户可以根据各自应用独特需求定制的逻辑单元块可以大幅度地提升ASIC或SoC的计算性能和面积效率，同时进一步第降低功耗，从而可以获得以前在FPGA独立芯片上无法实现的功能。

Achronix Semiconductor市场营销副总裁Steve Mensor说：“利用Speedcore定制单元块，客户可以获得ASIC级的效率并同时保持FPGA的灵活性，它为整个计算行业带来了一种可以将功耗和面积降至最低、同时将数据流通量最大化的高效实现方式。”

Speedcore eFPGA提供了性能最高而成本最低的硬件加速，现在借助Speedcore 定制单元模块，过去在独立FPGA运算结构中运行缓慢且消耗大量资源的功能，都可以面向最高性能和最小片芯面积这些目标进行优化。

从以下案例可以了解详情：

1、通过为矩阵乘法运算优化数字信号处理器（DSP）和存储单元块，基于卷积神经网络（CNN）的YOLO目标识别算法的芯片面积被缩减了超过40%。

2、如果用Speedcore custom blocks定制单元块来实现，需要并行比较器阵列的大型字符串搜索功能的片芯面积可以缩减超过90%。

3、桶形移位器（Barrel shifter）和二进制位处理结构也可以在Speedcore custom blocks定制单元块中完全实现，从而在同样的面积中实现更大的、更精妙的应用，提升了可获得的频率。

4、一个运行在800MHz的400Gbps包处理数据通道的核心功能也可以用Speedcore custom blocks定制单元块来实现，其可编程逻辑管理分析和控制功能。今天的FPGA独立芯片不能为包处理应用提供这么高的数据吞吐量。

“业界领袖对Speedcore custom blocks定制单元块及其可发挥的潜力倍感兴奋，”Achronix Semiconductor市场营销副总裁Steve Mensor表示，“目前与我们合作的公司都在打造下一代异构计算平台和高带宽通信系统，他们正在构建高性能的硬件加速器，可以随着其计算算法的演进而不断调整。现在，Achronix eFPGA IP产品在添加了Speedcore custom blocks定制单元块以后，就使其在拥有可编程性的同时还能够拥有ASIC级的性能以及高片芯面积效率。”

Speedcore 定制单元块的定义过程

Speedcore 定制单元块由Achronix与其客户共同定义，这需要一个详细的加速工作负载架构分析，作为性能和/或面积瓶颈的重复性功能被评估为潜在目标，有可能被硬化而进入Speedcore 定制单元块。随后，Achronix将为客户提供一个用于基准测试和评估的新版ACE设计工具，它包含了带有定制单元块的、新的Speedcore eFPGA。根据需求，该过程可以被多次迭代，为客户的系统创建优化的解决方案。

ACE设计工具提供的支持

Achronix的ACE设计工具全面支持Speedcore 定制单元块，可以与存储器和DSP单元块相同的方式，提供从设计捕获到比特流生产和系统调试等功能。Achronix为每个Speedcore 定制单元块创建了一种独有图形化用户接口（GUI），它可以管理所有的配置规则。

ACE拥有Speedcore 定制单元块所有配置的完整的时序细节，支持ACE去完成各种设计基于时序的布局和布线。客户可以用强大的版图规划器来优化设计，并为所有的单元实例去制定局域或者定点的任务安排。ACE还包括一个关键路径分析工具，它可以支持客户去分析时序。客户还可以使用ACE强大的Snapshot嵌入式逻辑分析仪，去创建复杂的触发器并展示Speedcore内的实时信号。

Speedcore嵌入式FPGA（eFPGA）IP产品可以被嵌入到一款ASIC或者SoC之中，客户通过细化其所需的逻辑功能、RAM存储器和DSP资源，然后Achronix将配置Speedcore IP以满足其个性化的需求。Speedcore查找表（LUT）、RAM单元、DSP64单元和定制单元块能够以灵活的纵列方式组合在一起，为客户的应用创建最优化的可编程功能。

Achronix是一家私有的、采用无晶圆厂模式的半导体公司，总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市。公司开发了自己的FPGA技术，该技术是Speedster22i FPGA及Speedcore eFPGA产品的基础。Achronix的所有FPGA产品均由其ACE设计工具提供支持，该工具还集成了对Synopsys（纳斯达克股票市场代码：SNPS）Synplify Pro工具的支持。公司在美国、欧洲和中国都设有销售办公室和代表处，在印度班加罗尔设有一间研发和设计办公室。